La TRANSCRIPCIÓN del ADN al ARN (paso a paso)

En este video vamos a hablar sobre la transcripción:

del ADN al ARN.

Bienvenidos a una nueva edición de Nutrimente.

El ADN del genoma utiliza el ARN como intermediario para dirigir la síntesis proteica.

Cuando la célula necesita una proteína determinada, la secuencia de nucleótidos de la región apropiada de la inmensa molécula de ADN del cromosoma, se copia primero a ARN

en un proceso

denominado

transcripción.

Son estas copias de ARN de segmentos del ADN, las que se utilizan como moldes para dirigir la síntesis de las proteínas en un proceso denominado traducción.

Por lo tanto, como vimos en el video anterior de esta serie, el flujo de información genética en las células va del ADN al ARN y de este a las proteínas.

En las células eucariotas,

los transcritos de ARN sufren una serie de procesamientos en el núcleo,

incluyendo su maduración o ajuste antes de que se les permita salir del núcleo

y ser traducidos a proteínas.

Estos procesamientos pueden cambiar aspectos críticos del significado de una molécula de ARN y por tanto resultan cruciales

para entender de qué manera las células eucariotas leen el genoma.

También hay que tener en cuenta que en algunos genes,

el producto final es la molécula de ARN.

Como en las proteínas, muchas de estas moléculas de ARN se pliegan formando estructuras tridimensionales precisas,

que desempeñan papeles estructurales y catalíticos dentro de las células.

Algunos ejemplos son el ARN ribosomal, que forma parte de los ribosomas,

y el de transferencia, encargado de transportar aminoácidos al ribosoma,

participando en la traducción.

Empezaremos con el primer paso en la decodificación del genoma, la transcripción,

por la cual se forma una molécula de ARN a partir del ADN de un gen.

Las moléculas de ADN contienen cientos o miles de genes.

Cada uno presenta una secuencia que indica dónde empieza, llamada promotor o secuencia promotora,

que funciona como señal de inicio de la transcripción,

y otra que indica dónde termina, el terminador o señal de fin de la transcripción.

Ambas señales son fundamentales para que la enzima ARN polimerasa transcriba correctamente los genes y pase por alto las regiones de ADN que no lo son.

La ARN polimerasa es una enzima multimédica que actúa de manera similar a las ADN polimerasas

estudiadas en otro video del canal.

Se conocen varias secuencias promotoras, tanto en procariotas como en eucariotas.

Estas regiones presentan secuencias muy conservadas a lo largo de la evolución,

que se conocen como secuencias consenso.

Por ejemplo, en algunos promotores eucariotas, existe una secuencia conocida como caja TATA,

cuyo nombre se debe a que es rica en adeninas y timinas.

El promotor cumple la función de indicarle a la ARN polimerasa cuál es el primer nucleótido del gen que deberá "leer" (nucleótido +1),

en cuál de las dos cadenas se encuentra, y en qué dirección avanzará.

Por lo tanto, la transcripción se inicia cuando una ARN polimerasa se une al promotor del gen que será transcrito.

En eucariotas, esta unión no ocurre de manera directa, sino que está mediada por un grupo de proteínas

llamadas factores basales de transcripción, que veremos en otro video.

La ARN polimerasa procariota, en cambio, consta de una porción denominada núcleo catalítico

y una subunidad reguladora, llamada factor sigma, que una vez reconocido el promotor, se libera.

Otra diferencia entre los organismos procariotas y eucariotas es que en los primeros existe un solo tipo de enzima ARN polimerasa,

capaz de transcribir todos los genes.

Sin embargo, distintos factores sigma reconocen promotores diferentes, por lo que la actividad de estos factores

es la que determina qué tipo de gen transcribirá en cada momento.

En cambio, en los eucariotas, existen tres tipos de ARN polimerasas

que interactúan con diferentes factores de transcripción basales y, consecuentemente,

con diferentes promotores.

La ARN polimerasa I es la encargada de sintetizar los ARN ribosomales.

La ARN polimerasa II sintetiza los ARN mensajeros.

Y la ARN polimerasa III, los ARN de transferencia.

Una vez unida al promotor, la ARN polimerasa queda correctamente ubicada

de modo que puede iniciar el proceso de polimerización.

En este proceso recorre una de las cadenas del gen, la cadena molde,

en sentido 3' a 5'.

La otra cadena, la antimolde o codificante, no cumple ninguna función en este proceso.

A medida que avanza, la ARN polimerasa separa transitoriamente ambas cadenas de ADN, formando una burbuja de transcripción,

de manera que deja expuestas unas pocas bases en esa región.

Al mismo tiempo, va ubicando ribonucleótidos complementarios frente a la cadena molde.

Los ribonucleótidos, que son los sustratos del proceso, se aparean con los desoxirribonucleótidos

de la misma manera que estos últimos entre sí,

salvo que en los ribonucleótidos, la timina es reemplazada por uracilo.

Conforme los ribonucleótidos se van apareando mediante puentes de hidrógeno con las bases de la cadena molde,

la misma ARN polimerasa los va uniendo entre sí por enlaces fosfodiéster.

Esto ocurre desde ya en la dirección 5' a 3'.

En la zona de la burbuja, el ARN naciente se encuentra transitoriamente apareado a la cadena molde,

pero a medida que la burbuja avanza se desaparea, permitiendo que ambas cadenas de ADN vuelvan a unirse.

Además, y del mismo modo que ocurre en la duplicación del ADN, al ampliarse la horquilla de replicación,

por delante de la burbuja, la doble hélice de ADN se superenrolla.

Esto frenaría su avance, pero una enzima de la familia de las topoisomerasas

se encarga de corregir ese superenrollamiento.

La transcripción finaliza cuando la ARN polimerasa sobrepasa la secuencia terminadora.

El ARN recién sintetizado se libera y la burbuja se cierra.

Como se habrá notado, dado que el ARN es antiparalelo y complementario a la cadena molde, su secuencia es igual

(excepto las U en lugar de las T) a la de la cadena antimolde.

Por ejemplo, si la cadena molde comienza con T A C T A G C A T T, la hebra antimolde es A T G A T C G T A A.

Y el ARN obtenido comenzará con A U G A U C G U A A, etc.

Es por esto que en el caso particular de que el producto obtenido sea un ARN mensajero,

el que codifica un polipéptido, la cadena antimolde es llamada también codificante,

y es la que utilizará, por ejemplo, un científico si desea comunicar la secuencia específica de ese gen.

Resumamos los conceptos más importantes.

Todos los tipos de ARN se sintetizan por transcripción de diferentes genes.

En la transcripción interviene una enzima principal llamada ARN polimerasa, además de otras proteínas

con actividades enzimáticas, señalizadoras y reguladoras.

La ARN polimerasa recorre la cadena molde de un gen en sentido 3' a 5' y sintetiza moléculas de ARN,

que resultan ser complementarias y antiparalelas a esa cadena.

La transcripción no altera la estructura del ADN.

Por ello, una vez que están dadas las condiciones para que un gen determinado se transcriba,

este proceso puede ocurrir muchas veces, obteniéndose así muchas moléculas de ARN iguales.

De hecho, la liberación casi inmediata de la cadena de ARN del molde de ADN a medida que va siendo sintetizada

supone que se pueden hacer muchas copias de ARN a partir del mismo gen en un tiempo relativamente corto,

ya que se pueden empezar la síntesis de una molécula de ARN

antes de que haya acabado la del anterior.

Esto constituye un pequeño evento de amplificación, en el cual el material original se preserva

y son las copias las que continuarán participando del flujo de la información genética.

A diferencia de las ADN polimerasas, las ARN polimerasas no corrigen errores.

Si se produjera un error en la síntesis de un ARNm, se verían afectados solamente los polipéptidos

sintetizados a partir de esa molécula defectuosa,

mientras que de todo el resto se obtendrían polipéptidos normales.

Desde el punto de vista evolutivo, al no afectar el ADN, este error no es heredable.

La tasa de transcripción de cada gen no es aleatoria, sino que está modulada por mecanismos

en los que intervienen numerosos factores proteicos y que dependen de condiciones propias de la célula

y también de señales del exterior.

Tanto en procariotas como en eucariotas, el ADN cuenta con regiones reguladoras

que interactúan con esos factores proteicos.

En eucariotas, además, se han descrito otros mecanismos de regulación relacionados con la estructura de la cromatina.

En organismos unicelulares, la regulación de la transcripción está principalmente asociada a respuestas a cambios en el ambiente.

Por ejemplo, la presencia de determinado nutriente puede desencadenar la expresión de genes que codifican proteínas necesarias para su aprovechamiento por parte de la célula.

En cambio, en los organismos pluricelulares, la regulación de la transcripción cumple un papel fundamental en la diferenciación celular.

La expresión de ciertos genes y el silenciamiento de otros determinarán las características morfológicas y funcionales de la célula.

Veremos los procesos de regulación de la expresión génica en próximos videos de esta serie.

Si este video te gustó, por favor dale like y también te invito a compartirlo

y a suscribirte al canal para tener a mano mucha más información.

Si quieres apoyar al canal y tener acceso a más contenido, además de los videos de YouTube,

te dejo diferentes opciones en la descripción de este video.

Te invito a seguir aprendiendo,

porque lo que sabes influencia tu destino.